1、2022年7月17日內容提要：本章概述供電系統的一些根本知識和根本問題。首先簡要闡明電力系統的構成，引見發電廠、變配電所、電力網、直流輸電和電能用戶的根本知識，并引見了電力系統的幾種中性點運轉方式。其次闡明了工廠供電系統的構成，各種工廠變配電所的功用。然后重點論述了工廠供電系統中不同設備和線路的供配電電壓規范及其電壓等級的選擇。最后簡要引見了關系到工廠供電系統質量的電壓、頻率和可靠性問題。 第1章 緒論第1章 緒論 主 講：浩然教育第1章 緒論1.1 電力系統的根本概念1.2 工廠供配電系統1.3 工廠供配電電壓1.4 供電質量的主要目的小 結11電力系統的根本概念 1 . 1 . 1 發電廠

2、1 . 1 . 2 變配電所1 . 1 . 3 電力網1 . 1 . 4 高壓直流輸電1 . 1 . 5 電能用戶1 . 1 . 6 電力系統的中性點運轉方式11電力系統的根本概念 一切大規模現代化工農業消費、交通運輸和人民生活都需求電能。電能是由發電廠消費，但發電廠往往間隔城市和工業中心很遠，這就需求將電能經過線路保送到城市或工業企業。為了減少輸電時的電能損耗，保送電能時要升壓，采用高壓輸電線路將電能保送給用戶，同時為了滿足用戶對電壓的要求，保送到用戶之后還要經過降壓，而且還要合理地將電能分配到用戶或消費車間的各個用電設備。 01. 電力系統的定義： 為了提高供電的可靠性和經濟性，將各發電廠

3、經過電力網銜接起來，并聯運轉，組成龐大的結合動力系統。將各種類型發電廠中的發電機、升壓降壓變壓器、輸電線路以及各種用電設備組聯絡在一同構成的一致的整體就是電力系統，用以實現完好的發電、輸電、變電、配電和用電，電力系統的構成表示圖。如圖1.1所示11電力系統的根本概念 圖1.1 電力系統表示圖 02.電力的保送： 發電機消費的電能，受發電機制造電壓的限制，不能遠間隔保送。因此，通常使發電機的電壓經過升壓達220500kV，再經過超高壓遠間隔輸電網送往遠離發電廠的城市或工業集中地域，經過那里的區域降壓變電所將電壓降到35110kV，然后再用35110kV的高壓輸電線路將電能送至工廠降壓變電所降至6

4、10kV配電或終端變電所。如圖1.2所示。 圖1.2 從發電廠到用戶的送電過程表示圖 11電力系統的根本概念 111發電廠 11電力系統的根本概念 發電廠是消費電能的工廠。它把其它方式的能源，如煤炭、石油、天然氣、水能、原子核能、風能、太陽能、地熱、潮汐能等等，經過發電設備轉換為電能。我國以火電發電為主，其次是水電和原子能發電。 電能的消費供用電環節變壓輸配電運用 分講各環節：電力系統火力發電廠水力發電廠原子能發電廠發電廠火力發電廠的概念：指用煤、油、天然氣等為燃料的發電廠。將燃料熄滅加熱鍋爐中的水，利用高溫高壓的水蒸氣推進汽輪機，帶動與它聯軸的發電機發電。 水力發電廠的概念：是把水的位能和動

5、能轉變成電能的發電廠。主要可分為堤壩式和引水式水力發電廠。 原子能發電廠又稱核電站，是利用核裂變能量轉化為熱能，再按火力發電廠方式利用原子核反響堆發電。11電力系統的根本概念 111 發電廠的類型11電力系統的根本概念 112變配電所概述 作用及概念： 變電所起著變換電能電壓、接受電能與分配電能的作用，是聯絡發電廠和用戶的中間環節。假設變電所只用以接受電能和分配電能，那么稱為配電所。 分類：變電一切升壓和降壓之分。升壓變電所多建在發電廠內，把電能升高后，再進展長間隔保送。降壓變電所多設在用電區域，將高壓電適當降低電壓后，對某地域或用戶供電。如以下圖所示 降壓變電所地域降壓變電所 終端變電所 工

6、廠降壓變電所及車間變電所 地域降壓變電所又稱為一次變電站。位于一個大用電區或一個大城市附近，從220kV500kV的超高壓輸電網或發電廠直接受電，經過變壓器把電壓降為35110kV，供應該區域的用戶或大型工廠用電。 終端變電所又稱二次變電站，多位于用電的負荷中心，高壓側從地域降壓變電所受電，經變壓器降到610 kV，對某個市區或鄉村城鎮用戶供電。 工廠降壓變電所又稱工廠總降壓變電所，與終端變電所類似，它是對企業內部保送電能的中心樞紐。車間變電所接受工廠降壓變電所提供的電能，將電壓降為220/380V，對車間各用電設備直接供電。 11電力系統的根本概念 113 電 力 網 概念：電力系統中各級電

7、壓的電力線路及與其銜接的變電所，總稱為電力網，簡稱電網。 作用： 電力網是電力系統的一部分，是輸電線路和配電線路的統稱，是保送電能和分配電能的通道。 分類：電網由各種不同電壓等級和不同構造類型的線路組成，從電壓的高低可將電力網分為低壓網、中壓網、高壓網和超高壓網等。 電壓在1kV以下的稱低壓網； 1kV到10kV的稱中壓網； 高于10kV低于330kV的稱高壓網； 330kV及以上的稱超高壓網。 電網按電壓高低和供電范圍大小可分為區域電網和地方電網。區域電網的供電范圍大，電壓普通在220kV及以上；地方電網的供電范圍小，電壓普通為35110kV。電網也往往按電壓等級來稱謂，如說10kV電網或1

8、0kV系統，就是指相互銜接的整個10kV電壓的電力線路。 根據供電地域的不同有時也將電網稱為城市電網和農電網。11電力系統的根本概念 11電力系統的根本概念 114 高壓直流輸電優點：1遠間隔輸電及跨海輸電； 2聯接兩個不同頻率的電網，并可實現定電流控制，限制短路電流。 11電力系統的根本概念 作用： 1遠間隔輸電及跨海輸電 跨海輸電及遠間隔輸電容量大，如采用交流輸電的話，由于間隔長，線路感抗也將增大，從而限制了保送容量，而且呵斥運轉不穩定。另外，由于交流線路存在分布電抗和對地分布電容，會引起線路電壓在很大范圍內發生變化，必需投入無功補償設備，投資添加。假設采用直流輸電，那么不存在此類問題。

9、直流輸電線路具有架設方便、能耗小、導線截面可得到充分利用及絕緣強度高等優點，使其更適宜于遠間隔大容量輸電。 11電力系統的根本概念 2聯接兩個不同頻率的電網，并可實現定電流控制，限制短路電流。 直流輸電普通由整流站、直流線路和逆變站三部分組成。在保送功率的過程中，整流站把送端系統的三相交流電變為直流電，經過直流電路送到用戶，再經過逆變站把直流電轉變為交流電，供應用戶。 今天的直流輸電是以交流電力系統為根底，在直流輸電網的兩端是兩個換流站和交流系統，如圖1.3所示。假設將電能從交流系統A保送到交流系統B，那么換流安裝把交流整流成直流，經過直流電網保送給換流安裝，換流安裝再把直流逆變為與交流系統B

10、同頻率同相位的交流電饋送給交流系統B。 圖1.3 直流輸電系統構造表示圖 11電力系統的根本概念 115 電 能 用 戶 概 述 簡述： 一切的用電單位均稱為電能用戶，其中主要是工業企業。我國工業企業用電占全年總發電量的60%以上，是最大的電能用戶。 工業企業的電力負荷種類多，容量相差懸殊，運轉特征也是各種各樣。用電設備的這些不同特征關系到供電技術措施確實定。 工廠內廣泛運用的空壓機、通風機、水泵、破碎機、球磨機、攪拌機、制氧機以及光滑油泵等機械的拖動電動機，不論其功率大小從缺乏1kW到幾千kW及電壓高低從380V到10kV，一概為三相交流電動機，它們都是恒速繼續運轉任務的用電設備。這些設備在

11、正常運轉時，負荷根本上均勻而且三相對稱，功率因數也很穩定，普通可達0.80.85。11電力系統的根本概念 燒結機、延續鑄管機、卷取機、回轉窯等設備要添加變流環節，而且功率因數也會降低。 提升機、高爐卷揚機、各種軋鋼機以及工廠大量運用的各類吊車、起重機等的拖動電機，呈周期性任務，其負荷時辰變化，經常處于低負載形狀，功率因數也偏低，普通在0.50.6以下。 工業用電爐在精煉期間，三相負荷均勻對稱 ，起始熔煉期間，電流可達其額定值的3.03.5倍，以致引起很大的網路電壓動搖 。 電解設備任務時負荷均勻穩定，功率因數較低高0.80.9，且不允許停電 。 電焊設備任務時負荷情況不勻稱，功率因數很低。 工

12、廠的照明設備功率因數很高，通常為0.951.0。 11電力系統的根本概念 116電力系統的中性點運轉方式 (三大系統 在電力系統中，當變壓器或發電機的三相繞組為星形結合時，其中性點可有兩種運轉方式：中性點接地和中性點不接地。中性點直接接地系統常稱大電流接地系統，中性點不接地和中性點經消弧線圈(或電阻)接地的系統稱小電流接地系統。圖1.4 電力系統中性點運轉方式a)中性點直接接地 b)中性點不接地c)中性點經消弧線圈接地 d)中性點經阻抗接地 11電力系統的根本概念 116電力系統的中性點運轉方式 1中性點直接接地方式優點：這種方式下的非缺點相對地電壓不變，電氣設備絕緣按相電壓思索，降低設備要求

13、。在中性點直接接地的低壓配電系統中，如為三相四線制供電，可提供380220V兩種電壓，供電方式更為靈敏。缺陷：這種運轉方式發生一相對地絕緣破壞時，就構成單相短路，供電中斷，可靠性會降低。2中性點不接地方式優點：在正常運轉時，各相對地分布電容一樣，三相對地電容電流對稱且其和為零，各相對地電壓為相電壓。這種系統中發生一相接地缺點時，線間電壓不變。缺陷：發生一相接地缺點時，非缺點相對地電壓升高到原來相電壓的 倍。缺點相電容電流增大到原來的3倍。電氣設備的絕緣要按線電壓來選擇。 12 工廠供配電系統1 . 2 . 1 工廠降壓變電所 1 . 2 . 2 車間變電所 1 . 2 . 3 工廠配電線路 1

14、2工廠供配電系統 121工廠降壓變電所 工廠降壓變電所，把35110kV電壓降為610kV電壓向車間變電所供電。 為了保證供電的可靠性，工廠降壓變電所多設置兩臺變壓器，由單條或多條進線供電，每臺變壓器容量可從幾千到幾萬千伏安。供電范圍由供電容量決議，普通在幾千米以內。 12工廠供配電系統 122車間變電所 將610kV的高壓配電電壓降為220/380V，對低壓用電設備供電。供電范圍普通只在500m以內。 車間變電所普通設12臺變壓器，單臺變壓器的容量通常為1000kVA及以下，最大不宜超越2000kVA。 123工廠配電線路 主要作為工廠內保送、分配電能之用。 戶外敷設的低壓配電線路目前多采用

15、架空線路。 在廠房或車間內部那么應根據詳細情況確定，或采用明線配電線路，或采用電纜配電線路。 在廠房或車間內，由動力配電箱到電動機的配電線路一概采用絕緣導線穿管敷設或采用電纜線路。 13工廠供配電系統 1 . 3 . 1 額定電壓的國家規范 1 . 3 . 2 工廠供配電電壓的選擇 13工廠供配電系統 131額定電壓的國家規范 1 用電設備的額定電壓和電網的額定電壓是一致的。 2 整個線路允許有10%的電壓損耗。規定發電機的額定電壓高于所供電網額定電壓5%。3 變壓器的額定電壓-5%G5%UN線路首端線路末端一次線圈 ：位于線路首端時，比電網的額定電壓高5% 。位于線路末端時，與電網額定電壓一

16、樣。二次線圈 ：所供線路較長時， 高出電網額定電壓10%。所供線路較短時，高出電網額定電壓5%。電網和用電設備額定電壓交流發電機額定線電壓變壓器額定電壓一次電壓二次電壓0.220.383610-3560110154220330500 0.230.403.156.310.515.75- 0.220.383及3.156及6.310及10.515.753560110154220330500 0.230.403.15及3.36.3及6.610.5及11-38.566121169242363525 表1.1 我國交流電網和電力設備的額定電壓kV MT1T2UN+5%+10%0%+5%G圖1.6 電力變壓

17、器的額定電壓 13工廠供配電系統 131額定電壓的國家規范 10KV9.5KV6KV5.4KV380V361V13工廠供配電系統 132 工廠供配電電壓的選擇 線路電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)0.38361035110220 100 以下100-1000100-1200200-20002000-1000010000-50000100000-500000 0.61-34-156-2020-5050-150100-300 表1.2 常用各級電壓的經濟保送容量與保送間隔 13工廠供配電系統 132工廠供配電電壓的選擇 1工廠供電電壓的選擇 對于普通沒有高壓用電設備的小型工廠，設備容量

18、在100kW以下，保送間隔在600m以內，可選用380/220V電壓供電。 對于中小型工廠，設備容量在1002000kW，保送間隔在420km以內的，可采用610kV電壓供電。 對于中大型工廠，設備容量在200050000kW，保送間隔在20150km以內的，可采用35110kV電壓供電。 2工廠配電電壓的選擇 工廠的高壓配電電壓普通選用610kV。10kV作為高壓配電電壓。如工廠供電電源的電壓就是6kV，或工廠運用的6kV電動機多且分散，可采用6kV的配電電壓。 工廠的低壓配電電壓，普通采用380/220V。380V為三相配電電壓，供電給三相用電設備及380V單相用電設備。220V作為單相配

19、電電壓，供電給普通照明燈具及220V單相用電設備。礦山及化工等部門也有采用660V配電電壓的。 14供電質量的主要目的 1 . 4 . 1 電壓 1 . 4 . 2 頻率 1 . 4 . 3 可靠性14 供電質量的主要目的141電壓 電力系統的供電電壓或電流的波形畸變，使電能質量下降，產生高次諧波，諧波電流添加了電網的能量損耗，降低旋轉電機、變壓器、電纜等電氣元件的壽命，還將影響電子設備的正常任務，使自動化、遠動、通迅都遭到干擾。 142頻率 頻率的變化對電力系統運轉的穩定性影響很大，因此對頻率的要求比對電壓的要求嚴厲得多，普通不得超越0.5%，電網容量在300萬kW及以上者不得超越2%。頻率的調整主要依托發電廠。 143 可靠性 14 供電質量的主要目的這類負荷在供電忽然中斷時將呵斥人身傷亡的危險，或呵斥艱苦設備損壞且難以修復，或給國民經濟帶來極大損失。 一級負荷二級負荷三級負荷要求由兩個獨立電源供電。而對特別重